L’utilisation des PGPR dans la production agricole

Avec l'augmentation de la population mondiale, la demande de nourriture augmente également. L'utilisation des technologies modernes a amélioré les rendements des cultures par rapport aux anciennes approches conventionnelles(Nadeem et al., 2015).

Cependant, cette augmentation du rendement des cultures est généralement due à l'utilisation d'une quantité excessive d'engrais, de pesticides et d'autres substances commerciales favorisant la croissance des plantes. En plus de l'augmentation du rendement des cultures, la plupart de ces substances ont aussi un impact négatif sur l'environnement. Les pertes excessives d'engrais chimiques, de pesticides et autres déchets causent des problèmes environnementaux et sociaux à travers le monde (Singh et al., 2011). Bien que certaines méthodes physiques et chimiques soient adoptées pour résoudre ces problèmes, il a été observé qu'il ne peut pas être fait efficacement sans appliquer des méthodes et des techniques biologiques durables (Singh et al., 2011).

Une des techniques respectueuses de l'environnement est l'utilisation de biofertilisants. Selon Vessey (2003), le biofertilisant est un produit microbien qui, une fois appliqué, colonise la rhizosphère ou l'intérieur de la plante et améliore la croissance des plantes en augmentant la disponibilité ou l'apport en nutriments. Les mécanismes du biofertilisants pour améliorer la croissance des plantes ne sont pas encore clairement compris (Glick, 2012; Ahemad et Kibret, 2014). Les céréales sont considérées comme un exemple de l'effet des biofertilisants sur l’amélioration de la productivité des cultures.

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I.5.1. Les céréales

A l’échelle mondiale, Les céréales occupent une place primordiale dans les programmes de recherche agricole, elles sont considérées comme une principale source de la nutrition humaine et animale (Slama et al., 2005). En Algérie, la culture des céréales couvre avec la jachère chaque année plus de 6 millions d’hectares soit près de 82% de la totalité de la surface agricole utile du pays, les emblavures s’étendent chaque année sur 3 à 3,5 millions d’hectares. Ces chiffres montrent l’importance stratégique de cette culture, si elle tient de loin la première place quant à l’occupation des sols, c’est parce qu’elle sert de base à l’alimentation de la population (Abdelguerfi et Ramdane, 2003). Parmi ces céréales, Le blé occupe la première place dans la production mondiale. Il est aussi la deuxième source de nourriture après le riz (Bajji, 1999).

I.5.1.1. le blé

Le blé est une Monocotylédone qui appartient au genre Triticum de la famille des Gramineae, c’est une céréale dont le grain est un fruit sec et indéhiscent, appelé caryopse, constitué d’une graine et de tégument. Les deux espèces les plus cultivés sont le blé tendre (Triticum aestivum L.) et le blé dur (Triticum durum Desf.). Il est considéré comme une céréale importante dans de nombreux pays du monde. Il sert principalement à la production de semoule, matière première des pâtes alimentaires (Feillet, 2000).

Avant le colonialisme, l’Algérie exporte son blé au monde entier. Actuellement elle se trouve dépendante du marché international. Par sa position de grand importateur de blé, l'Algérie achète annuellement plus de 5% de la production céréalière mondiale, cette situation risque de se prolonger à plusieurs années (Chellali, 2007).

Le blé dur (Triticum durum Desf.) est la première céréale cultivée dans le pays. Elle occupe annuellement plus d’un million d’hectares. La production nationale en blé dur est encore faible, elle ne couvre que 20 à 25 % des besoins du pays, le reste étant importé (Mouellef, 2010). La cause principale de la faiblesse de la production du blé dur en Algérie est le faible niveau de productivité obtenu, soit 9 à 11quintaux/hectare, cette faible productivité est elle-même due à des contraintes abiotiques (pluviométrie surtout), biotiques (adventices, surtout) et humaines (itinéraires techniques appliqués etc...) (Chellali, 2007).

I.5.2. Amélioration des cultures des céréales

Les céréales comme le blé, le maïs et le riz sont les principaux aliments de base pour la grande partie de la population mondiale. En outre, ces cultures non légumineuses ne fixent pas l'azote et, par conséquent, l'application des engrais azotés à ces cultures est une entrée

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coûteuse. Cependant, l'utilisation de PGPR peut améliorer l'absorption d'azote par les cultures non légumineuses (Nadeem et al., 2015). De même, l'inoculation par des bactéries fixant l'azote et solubilisant le phosphate (BSP) en combinaison, s'est révélé plus efficace pour augmenter l'absorption de nutriments dans diverses cultures, y compris le sorgho, l'orge et le blé (Alagawadi et Gaur, 1992).

Wu et al., (2005)ont comparé l'efficacité des biofertilisants avec les engrais chimiques et organiques. Les résultats ont montré que les biofertilisants contenant des champignons mycorhiziens avec trois souches de rhizobactéries ont significativement amélioré la croissance du maïs. L'application de biofertilisant a non seulement amélioré la croissance de la plante, mais aussi causé un effet positif sur les propriétés du sol. La teneur en matière organique et en azote du sol a augmenté avec l'application des biofertilisants.

I.5.3. Commercialisation des PGPR

Le succès et la commercialisation des souches de PGPR dépendent des liens entre les organisations scientifiques et les industries. Selon Nandakumar et al., (2001), différentes étapes du processus de commercialisation incluent : l'isolement des souches, le criblage, les essais en pot, l'efficacité sur le terrain, la production de masse, les méthodes de fermentation, la viabilité, la toxicité, les liaisons industrielles et le contrôle de qualité. Ainsi, l'isolement d'une souche efficace est un critère primordial pour un meilleur développement agricole (Nakkeeran et al., 2005).

La production de biomasse est effectuée par des techniques en mileu liquides(Manjula et Podile, 2001), semi-solides et solides (Lewis, 1991). De plus, le succès commercial des souches PGPR nécessite une demande économique sur le marché, la sécurité et la stabilité, une durée de conservation plus longue et des coûts d'investissement réduits (Bhattacharyya et Jha, 2012).

Des inventions de recherche de la Chine, de la Russie et de plusieurs autres pays occidentaux ont prouvé l'utilisation potentielle des PGPR pour la gestion des maladies des plantes. Le premier produit commercial de Bacillus subtilis a été mis au point en 1985 aux États-Unis. 60-75% de coton, d'arachide, de soja, de maïs, de légumes et de petites céréales cultivées aux États-Unis sont maintenant traités avec un produit commercial de B. subtilis, qui devient efficace contre les phytopathogènes tels que Fusarium et Rhizoctonia. En Chine, les PGPR ont été appliquées avec succès pendant deux décennies sur une superficie de 20 millions d'hectares de différentes plantes cultivées pour le développement commercial. De plus, en raison de la potentialité de Bacillus sp. Plus de 20 produits commerciaux différents

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d'origine Bacillus sont vendus en Chine pour atténuer les maladies causées par les phytopathogènes (Bhattacharyya et Jha, 2012).

En outre, Bacillus sp. et certaines autres genres de PGPR tels que Azospirillum,

Bulkholderia, Pseudomonas et Streptomyces sont également utilisées pour la production de

plusieurs produits commerciaux qui sont généralement appliqués contre plusieurs agents phytopathogènes tels que Botrytis cinerea, Mucor pyroformis, Geotrichum candidum,

Fusarium sp (Nakkeeran et al., 2005).

Puisque les PGPR ont leur propre potentiel dans le contrôle des maladies des plantes et de la lutte antiparasitaire, ces produits commerciaux tels que Diegall, Galltrol-A, Zea-Nit, Epic, Quantum 4000, Victus, Mycostop etc. ont été enregistrés pour l'usage pratique de la communauté agricole (Bhattacharyya et Jha, 2012).

I.5.4. Perspectives d'avenir des PGPR

Les PGPR peuvent adopter diverses interactions bénéfiques dans les plantes, ce qui conduit à des solutions prometteuses pour une agriculture durable et respectueuse de l'environnement. Un effort d'application des PGPR génétiquement modifiés pour remédier des sols contaminés et augmenter la productivité des plantes cultivées en agriculture est une autre idée intéressante de la recherche au cours de la dernière décennie (Denton, 2007).

La communauté rhizobactérienne peut être spécialement conçue pour cibler divers polluants dans des sites contaminés afin de fournir un système de rhizo-remédiation personnalisé (Wu et al., 2006). Les progrès récents de la biologie moléculaire et de la biotechnologie dans la compréhension des interactions rhizobactérienne avec les nodules des plantes cultivées encourageront un domaine de recherche approprié dans les mécanismes relatifs à la colonisation de la rhizosphère. Des rapports sont maintenant disponibles auprès des plantes génétiquement modifiées d'Arabidopsis thaliana pour éliminer les contaminants de plomb et de cadmium après inoculation avec une population de rhizobactéries. (Bhattacharyya et Jha, 2012).

Le succès futur des industries produisant des inoculants microbiens, en particulier les PGPR, dépendra de la gestion d'entreprise innovante, du marketing de produit, de l'éducation de vulgarisation et des recherches approfondies, une optimisation supplémentaire est nécessaire pour de meilleurs procédés de fermentation et de formulation de souches PGPR efficaces à introduire dans l'agriculture (Bhattacharyya et Jha, 2012).

CHAPITRE II: